09-154 rd illbrück tremco-illmod trio

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RAPPORT D’ETUDE DE COEFFICIENTS DE TRANSMISSION

THERMIQUES ILLMOD TRIO

Figure 1 : Appui de la fenêtre – Menuiserie au droit intérieur du mur avec pièce de terre cuite derrière

l’appui en terre cuite – Illmod Trio.

Edition novembre 2009 BET Thermique et Fluides Destinataire CARDONNEL Ingénierie ILLBRÜCK TREMCO Le Cube Mr. Frédéric FURST 5 Rue de la Mare à Tissier 381 Rue Antoine Epinay 91280 SAINT PIERRE DU PERRAY 69740 GENAS Tél. : 01.69.98.25.00 Fax : 01.64.98.25.09 Dossier n° 09/154 RD P.Pajot/B.Landry v.1

09-154 RD Illbrück Tremco - 2 - 30/11/2009

SOMMAIRE

I. INTRODUCTION ___________________________________________________________________ 3

A. OBJECTIF DE L’ÉTUDE ___________________________________________________________ 3 B. DESCRIPTION SUCCINTE _________________________________________________________ 3 C. SCHÉMAS D’ETUDE ______________________________________________________________ 4

II. MÉTHODOLOGIE__________________________________________________________________ 5

A. PRINCIPE _______________________________________________________________________ 5 B. RÈGLES DE CALCULS ____________________________________________________________ 5 C. RÉFÉRENCES NORMATIVES ______________________________________________________ 5

III. PROCÉDURE ET HYPOTHÈSES DE CALCUL_______________________________________ 6

A. GÉOMETRIE _____________________________________________________________________ 6 B. CONDUCTIVITÉ THERMIQUE DES MATÉRIAUX _____________________________________ 6 C. CONDITIONS AUX LIMITES _______________________________________________________ 6 D. FORMULES______________________________________________________________________ 7 E. MAILLAGE ______________________________________________________________________ 9

IV. RÉSULTATS ___________________________________________________________________ 10

V. DIAGRAMMES THERMIQUES _____________________________________________________ 11

VI. ANNEXE _______________________________________________________________________ 12

TABLE DES ILLUSTRATIONS FIGURE 1 : APPUI DE LA FENETRE – MENUISERIE AU DROIT INTERIEUR DU MUR AVEC PIECE DE TERRE CUITE DERRIERE

L’APPUI EN TERRE CUITE – ILLMOD TRIO.____________________________________________________ 1 FIGURE 2 : APPUI DE LA FENETRE – MENUISERIE AU DROIT INTERIEUR DU MUR AVEC PIECE DE TERRE CUITE DERRIERE

L’APPUI EN TERRE CUITE – ILLMOD TRIO.____________________________________________________ 4 FIGURE 3 : MAILLAGE TRIANGULAIRE DE LA STRUCTURE ET ZOOM SUR LA PARTIE MENUISERIE._________________ 9 TABLEAU 1 : CONDUCTIVITES THERMIQUES DES MATERIAUX. ..................................................................................... 6 TABLEAU 2 : CONDITIONS AUX LIMITES...................................................................................................................... 6 TABLEAU 3 : COEFFICIENTS Ψ – RESULTATS DE CALCULS SOUS BISCO 9.0W. ............................................................ 10 TABLEAU 4 : COEFFICIENTS Ψ – APPUIS DE LA FENETRE.......................................................................................... 10 TABLEAU 5 : COUPES THERMIQUES – PONTS THERMIQUES LINEAIRES – APPUIS DE LA FENETRE. ............................... 11


I. INTRODUCTION

A. OBJECTIF DE L’ÉTUDE Le but de cette étude est de déterminer pour le compte de la société ILLBRÜCK TREMCO les coefficients de transmission thermique linéique Ψ des produits Illmod Trio en applique d’appui de fenêtre. Les dessins techniques, fournis par la société IMERYS Structure, servent de base pour l’étude. Ces schémas concernent la liaison suivante :

o Liaisons entre une menuiserie et une paroi opaque : - liaison entre une menuiserie et mur au niveau de l’appui de la fenêtre.

B. DESCRIPTION SUCCINTE Les procédés à l’étude sont la gamme de produits Illbrück Tremco, permettant de réaliser l’étanchéité à l’air et à l’eau, la perméabilité à la vapeur d’eau, l’isolation thermique… de menuiseries posées en tunnel ou en feuillure. L’épaisseur et la largeur des produits utilisés est de :

- Illmod Trio : 15mm – 40mm (appui) Un produit est étudié :

- Illmod Trio, mousse de polyuréthane à cellules idéale pour : � L’étanchéité à l’air et à la pluie battante. � La perméabilité à la vapeur d’eau. � Une excellente isolation thermique.

Les calculs thermiques sont basés sur une structure en Monomur Terre Cuite de 37,5cm (R=3,01 m².K/W) avec enduits (enduit intérieur de 10mm et extérieur de 15mm). Différents types de menuiseries ont également été pris en compte, à savoir :

- Bois : conductivité thermique prise à 0,13 W/m.K. - PVC : conductivité thermique équivalente de 0,121 W/m.K, similaire à un

coefficient Uf de menuiserie de 1,5 W/m².K. - Aluminium à rupture de pont thermique : conductivité thermique équivalente

de 0,368 W/m.K, similaire à un coefficient Uf de menuiserie de 3,0 W/m².K.


C. SCHÉMAS D’ETUDE La configuration est présentée ci-dessous :

Figure 2 : Appui de la fenêtre – Menuiserie au droit intérieur du mur avec pièce de terre cuite derrière

l’appui en terre cuite – Illmod Trio.


II. MÉTHODOLOGIE

A. PRINCIPE La détermination des caractéristiques thermiques des composants de l’enveloppe nécessite l’utilisation de méthodes à résolution numérique comme celles aux différences finies. Les procédures d’évaluation des coefficients de transmission thermique sont réalisées à partir d’un flux de chaleur transmis à travers un modèle géométrique 2D ou 3D.

B. RÈGLES DE CALCULS Les simulations ont été réalisées conformément aux règles Th-Bât présentes dans la RT 2005.

C. RÉFÉRENCES NORMATIVES Le calcul des caractéristiques thermiques des éléments d’enveloppe du bâtiment s’appuie principalement sur les travaux de la normalisation européenne. NF EN ISO 7345 : Isolation thermique – Grandeurs physiques et définitions. NF EN ISO 13789 : Performance thermique des bâtiments – Coefficients de déperdition par transmission – Méthode de calcul. NF EN ISO 10456 : Isolation thermique – Matériaux et produits pour le bâtiment – Détermination des valeurs thermiques déclarées et utiles. NF EN ISO 12524 : Matériaux et produits pour le bâtiment – Propriétés hygrométriques – valeurs utiles tabulées. NF EN ISO 13789 : Performance thermique des bâtiments – Coefficients de déperdition par transmission – Méthode de calcul. NF EN ISO 10456 : Isolation thermique – Matériaux et produits pour le bâtiment – Détermination des valeurs thermiques déclarées et utiles. NF EN ISO 12011 : Ponts thermiques dans le bâtiment – Flux thermiques et températures superficielles – Calculs détaillés. NF EN ISO 13370 : Performances thermiques des bâtiments – Transferts de chaleur par le sol – Méthodes de calcul. NF EN ISO 6946 : Composants et parois de bâtiments – Résistance thermique et coefficient de transmission thermique – Méthode de calcul.


III. PROCÉDURE ET HYPOTHÈSES DE CALCUL

A. GÉOMETRIE Aucune modification particulière n’a été apportée à la géométrie des produits étudiés.

B. CONDUCTIVITÉ THERMIQUE DES MATÉRIAUX Les valeurs présentées dans le tableau ci-dessous proviennent des règles Th-U, des avis techniques ou nous ont été fournies par la société Illbrück Tremco.

Produit Matériau Conductivité thermique W/(m.K)

Couleur sur le schéma

Monomur 37,5cm Terre Cuite 0,126 Marron clair

Embase – Seuil 37,5cm Terre Cuite 0,475 Marron

Joint Mortier 1,30 Gris

Cavités Air Variable Blanc

Enduit intérieur 1cm BA13 0,40 Kaki

Enduit extérieur 1,5cm - 1,30 Bleu vert

Bois 0,130 Bleu

PVC 0,121 Bleu Menuiserie

Aluminium à rupture de pont thermique 0,368 Bleu

Illmod Trio Polyuréthane 0,048 Vert

Tableau 1 : Conductivités thermiques des matériaux.

C. CONDITIONS AUX LIMITES Les différentes conditions aux limites utilisées sont présentées dans le tableau suivant. Conditions aux

limites Température

d’ambiance (°C) Coefficient d’échange superficiel (W/m².K)

Couleur sur le schéma

Ambiance extérieure avec flux horizontal 0 25,0 bleu

Ambiance intérieure avec flux horizontal 20 7,70 orange

Tableau 2 : Conditions aux limites.


D. FORMULES Parois constituées de couches thermiquement homogènes perpendiculaires au flux traversant la paroi : Le coefficient de transmission surfacique globale Up de la paroi se calcule d’après la formule suivante.

sej j

jsi R

eR

Up

++=

∑ λ

1en W/(m².K).

Rsi, Rse : résistances superficielles côtés intérieur et extérieur en m².K/W. ej : épaisseur du matériau constituant la couche j en m. λj : conductivité thermique du matériau de la couche j en W/(m.K).

Parois constituées de couches thermiquement homogènes parallèles au flux traversant la paroi : Chaque section i parallèle au flux peut être à son tour constituée de plusieurs couches j superposées et perpendiculaires au flux. Le coefficient de transmission surfacique globale Up de la paroi se calcule d’après la formule suivante.

∑

∑=

ii

iii

A

AUUp en W/(m².K).

Ui : coefficient de transmission surfacique de la section i en W/(m².K). Ai : surface de la couche i, perpendiculaire au flux de chaleur en m².

Parois incluant des ponts thermiques intégrés : Le coefficient de transmission surfacique global d’une paroi Up se calcule en fonction du coefficient surfacique en partie courante Uc et des coefficients linéiques Ψ, et ponctuels Χ, des ponts thermiques intégrés.

A

L

UcUp jj

iii ∑∑ +

+=χψ

en W/(m².K).

Uc : coefficient surfacique en partie courante de la paroi en W/(m².K). Ψi : coefficient linéique du pont thermique structurel i en W/(m.K). Χj : coefficient ponctuel du pont thermique intégré j en W/(m.K). Li : linéaire du pont thermique intégré i en m. A : surface totale de la paroi en m².

Toutes parois : La méthode numérique, présentée ci-dessous, est générale et s’applique à toutes les parois sans exception. Le coefficient de transmission surfacique globale Up de la paroi se calcule d’après la formule suivante.

TAUp

∆×= φ

en W/(m².K).


Φ : flux total exprimé en W/m (calcul 2D) ou en W (calcul 3D). A : surface du modèle, traversée par le flux en m² (3D) ou en m (2D). ∆T : différence de température entre les ambiances intérieure et extérieure en K. Pont thermique linéaire en 2D : Le coefficient de transmission linéique Ψ se calcule à partir du flux total φt.

Tk

kt

∆

−=

∑ϕϕψ

∑−∆

=N

iii

t LUT

ϕψ en W/(m.K).

φt : flux total à travers le modèle 2D exprimé en W/m. ∆T : différence de température entre les ambiances intérieure et extérieure en K.

Ui : coefficient surfacique du composant i en W/(m².K). Li : longueur intérieure sur laquelle s’applique la valeur Ui en m. N : nombre de composants 1D.

NB : on suppose que les parois sont homogènes sur leurs surfaces. Pont thermique ponctuel en 3D : Le coefficient de transmission linéique Χ se calcule à partir du flux total Φt.

Tk

kt

∆

−=

∑φφχ

∑∑ −−∆

=M

jjj

N

iii

t LAUT

ψφχ en W/(m.K).

Φt : flux total à travers le modèle 3D exprimé en W. ∆T : différence de température entre les ambiances intérieure et extérieure en K.

Ui : coefficient surfacique du composant i en W/(m².K). Ai : surface intérieure sur laquelle s’applique la valeur Ui en m. N : nombre de composants 2D.

Ψj : coefficient linéique du pont thermique linéaire j en W/(m.K). Lj : longueur intérieure sur laquelle s’applique la valeur Ψj en m. M : nombre de ponts thermiques linéaires. Dans le cas où les flux ne peuvent être déterminés séparément, la méthode consiste à faire le calcul selon 2 configurations :

- la première est obtenue comme dans les étapes décrites précédemment. - la seconde dérive de la première en supprimant l’effet du pont thermique.

Le flux thermique dû au pont thermique seul se calcule comme étant la différence entre les 2 flux ainsi calculés.


E. MAILLAGE Le maillage utilisé, dans nos configurations, est de type triangulaire. Pour avoir une petite idée de ce dernier, un zoom est réalisé sur la partie menuiserie :

Figure 3 : Maillage triangulaire de la structure et zoom sur la partie menuiserie.


IV. RÉSULTATS Les résultats obtenus sont présentés ci-dessous :

o Coefficients de transmission linéique Ψ : Type de liaison

étudiéeDescription de la

liaison

Procédé Illbrück Tremco mis en

œuvre

Type de menuiserie

Pont thermique (W/m.K)

Pont thermique RT2005 (W/m.K)

Gain (%)

Appui de la fenêtre

Liaison entre menuiserie et

mur

Menuiserie au droit intérieur du mur avec pièce de terre cuite derrière l'appui en

terre cuite

ILLMOD TRIO

Aluminium à rupture de pont

thermique

PVC

Bois

0,056

0,055

0,055

0,22

74,5%

74,9%

74,9%

Tableau 3 : Coefficients Ψ – Résultats de calculs sous Bisco 9.0w.

Coupe étudiée Psi (W/m.K)

Menuiserie Bois Menuiserie PVC

Menuiserie Aluminium Illmod Trio

Monomur TC 37,5cm Embase – Seuil TC 37,5cm

0,055 (Bois) 0,055 (PVC) 0,056 (Alu)

Tableau 4 : Coefficients Ψ – Appuis de la fenêtre.


V. DIAGRAMMES THERMIQUES Les images obtenues sont présentées ci-dessous :

Coupe thermique

Menuiserie Bois Illmod Trio


Menuiserie PVC Illmod Trio


Menuiserie Aluminium Illmod Trio


Tableau 5 : Coupes thermiques – Ponts thermiques linéaires – Appuis de la fenêtre.


VI. ANNEXE

09-154 rd illbrück tremco-illmod trio

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